Предлагаемый счетный прибор относится к области теплотез ники, являясь вспомогательным прибором при контроле процессов горения топлива в топках паровых котлов и в некоторых промышленных печах. Прибор этот позволяет по известному содержанию в топочных газах СОг и СО2--|--О2 определять соответствующие этим значениям величины содержания в газах СО и коэфициента избытка воздуха а для топлива, характеризующегося по своему составу определенным значением коэфициента топлива ,3.
Если СО может быть кроме подсчета по известной формуле определено и непосредственно при помощи соответствующего газоанализатора, то коэфициент избытка воздуха при тепловом контроле определяется исключительно путем вычисления. И именно при наличии такого газоанализатора, когда к систематическому использованию прибора „Орса (дающего, как известно, содержание в газах СО: и СОо+Оз) не прибегают, опре423
деление коэфи циента избытка воздуха осложняется, ибо предварительно приходится вычислять по формуле О2, затем N2 и только после этого по полученным значениям-коэфициент избытка воздуха.
Однако, дорого стоящие приборы для определения содержания СО имеются далеко не во всех котельных, и, в большинстве случаев, обе величины вычисляются по формулам.
При систематическом контроле эти вычисления отнимают много времени, неудобны в условиях котельной обстановки, нередко сопровождаются арифметическими ошибками, вследствие которых рисуется искаженная картина процесса горения, и в результате теплотехники в подавляющем большинстве случаев ограничиваются определением СО2 и COo-f-Oo, иногда лишь вычисляя по истечении смены суток и т. д. СО и а по средним значениям СО2 и СО2-г 2Естественно, это лишает контроль необходимой активности, сводит его к простой регистрации и последующему учету, ибо только имея вполне отчетливое представление о коэфициенте избытка воздуха наряду с величиной химической неполноты горения в момент самого протекания процесса, можно хорошо ориентироваться в необходимых мероприятиях по улучшению последнего и своевременно их осуш:ествлять.
Предлагаемый счетный прибор, по мнению автора, дает возможность быстро получать полную картину процесса горения и, обладая большой показательностью, должен способствовать активизации теплового контроля, т.-е., в конечном счете, содействовать экономии топлива.
На чертеже изображен счетный прибор в схематическом виде.
В предлагаемом счетном приборе имеется четыре заключенных в общий корпус циферблата. Каждый циферблат снабжен стрелкЪй, вращающейся около центра циферблата. Два циферблата 7 и 2-неподвижные, а два других 3 и 4 могут вращаться около своих центров, независимо от вращения стрелок при них.
Первый из неподвижных циферблатов / снабжен равномерной, расположенной по окружности, шкалой объемного содержания в газах СОг, градуированной на десятые доли процента СОз. Вращая, при помощи рукоятки, ось, на которой укреплена стрелка циферблата, можно установить последнюю на нужное значение СО2.
СО -QgL./21 рС02-(СОз + О,) I
21
0,6+ р 0,6 + р
Функциональная зависимость (2) может быть выражена при помощи формулы, выведенной автором настоящего изобретения и имеющей следующий вид:
1659 + 21 (СО2 + СО) - 8,4 СО . ° (79 + 100 р) (СОз + СО) - 0,5 СО
Если в числителе и знаменателе этой формулы отбросить вычитаемые, приближенная формула примет тогда такой вид:
Второй из неподвижных циферблатов 2 снабжен равномерной, расположенной по окружности, шкалой объемного содержания в газах СОд+Оз, градуированной на десятые доли процента COa-j-Oo. Вращая при помощи рукоятки ось, на которой укреплена стрелка этого циферблата, можно установить последнюю на требуемое значение СО2 + О2.
Циферблат 3 снабжен равномерной, расположенной по окружности шкалой объемного содержания в газах СО, градуированной на десятые доли процента СО, а циферблат 4-также расположенной по окружности, но неравномерной шкалой коэфициентов а избытка воздуха.
При установке стрелок циферблатов 1 к 2 на известные значения СОз и СОз+Оз стрелки циферблатов 3 и 4, а равно и сами циферблаты поворачиваются, и показания на их щкалах дают соответственные значения величин СО и а.
Перемещение циферблатов 3 и 4 я стрелок при них достигается сочленением их с осями стрелок циферблатов 7 и 2 при помощи зубчатых или иных передач,
Расчет этих передач основан на функциональной зависимости следующих величин:.
СО /{С02, СОз + Оз, р) . . .(1) (СО, + СО,р)(2)
Функциональная зависимость (1) выражается известной формулой:
(СОз+Оа) ....... (3)
СО2 -
0,6-J-
1659 + 21 р (СОз + СО)
(4) (79-flOOp)(CO2 + CO)
При неполном горении величина козфициента избытка воздуха, вычисленная по этой формуле, получится несколько преувеличенной против истинной. Однако, даже при наиболее неблагоприятных, встречающихся в практике, условиях горения, при весьма большой неполноте горения и при большом избытке воздуха.
погрешность (в сторону увеличения) не .будет превышать 0,05. Поэтому для целей практики допустим пользоваться формулой (4), тем более, что к прибору будет прилагаться таблица поправок.
Для пояснения расчета передач необходимо допустить: 1) что градуировка шкал на циферблатах 7, 2 и 3 (т.-е. для содержания-СОз + Оз, СОг и СО) одинаковая, т.-е. деления этих шкал в угловом измерении равны, 2) что значения делений на всех трех шкалах возрастают слева направо, и 3) что стрелки циферблатов 7 и 2 стоят на некоторых определенных значениях СОз и СО2 + 02.
Из формулы (3) можно заключить, что при повороте стрелки циферблата 2 на одно деление вправо (т.-е. при увеличении содержания в газах СОз+Оз на 0,1 %} и неизменном положении стрелки циферблата 7 (указывающей содержание в газах СОз) стрелка циферблата 3 должна повернуться (при неизменном положении самого циферблата) в противоположном направлении на угол в -тгкдГя
ббльший, чем угол поворота стрелки циферблата 2. Для этого на осях вращения стрелок циферблатов 2иЗ имеются зубчатки 5 и 6, жестко соецинённые с соответствующими стрелками.
Начальные окружности или числа зубьев зубчаток 5 и б находятся между собою в отношении 1 :0,6-|-р, т.-е. в обратном отношении к требуемым углам поворота обеих стрелок. При этом, если сцепление зубчаток не непосредственное, а через промежуточные зубчатки, то общее число зубчатых колес в этой системе быть кратно двум для достижения движения стрелок в обратные стороны.
СО,+СО со, + 1
4-
0,6-ьр 0,6 + - Дб +
Как можно убедиться из формулы (4), коэфициент избытка воздуха уменьшается с увеличением суммы (СОз + СО), а из формулы (5) следует, что эта сумма увеличивается с увеличением СО или
При повороте стрелки циферблата 7 вправо на одно деление (т.-е. при увеличении СОз на 0,1%) при неизменном положении стрелки циферблата 2 (указывающей содержание в газах СОз + Оз) показание СО на шкале циферблата 3 должно уменьшиться, как это следует из
формулы (3), на ,.,}. , частей одного
, -т и
деления. Этого можно достигнуть или соответствующим перемещением стрелки циферблата 3 влево или самого циферблата 3 вправо. Именно последний метод и осуществлен в приборе; для этого на оси стрелки циферблата 3 свободно насажено зубчатое колесо 7, жестко соединенное с этим циферблатом.
Зубчатка 7 через промежуточную зубчатку 5 сцепляется с зубчаткой 9, сидящей на оси стрелки циферблата 7 и жестко соединенной с этой стрелкой. Диаметры начальных окружностей (или числа зубцов) зубчаток 7 и Р должны находиться
между собою в отношении (0,) Вместо одной промежуточной зубчатки может быть установлено больщее число их, но непременно нечетное (если нет двойной передачи), дабы зубчатки 7 и вращались в одну сторону.
Отсчет показаний коэфициентов избытка воздуха на циферблате 4 осуществляется следующим образом. Стрелка циферблата 4 связана зубчатой передачей со стрелкой циферблата 7, а сам циферблат 4 связан зубчатой передачей со стрелкой циферблата 2. Передача подобрана так, что перемещение стрелки циферблата 4 относительно своей шкалы в результате изменения СОг и COa-j-Oa оказывается пропорциональным сумме (С0, + С0).
Эту сумму можно представить в такой зависимости от СО2 и COa-j-Os:
(СОз-ЬОг). .
с уменьшением СОзН-Оа. Поэтому передачи устроены так, что при передвижении стрелки циферблата 7 вправо, т.-е, при увеличении содержания СО, стрелка циферблата 4 передвигается влево, и величина ксйфициента избытка воздуха, указываемая стрелкою на шкале, уменьшается; при передвижении же вправо стрелки циферблата 2, т.-е. при увеличении содержания СОа+О-, циферблат 4 поворачивается влево и. так как стрелка циферблата остается в это время неподвижной, то величина коэфициента избытка воздуха, указываемая стрелкою на шкале, возрастает.
Для осуществления этих движений системы на оси вращения стрелки циферблата 4 имеется зубчатка 10, жестко соедиаеаная с этой стрелкой и сцепляющаяся с зубчаткой S, имеющейся на оси стрелки циферблата /, причем это сцепление может быть или непосредственное или через четное число промежуточных зубчатых колес; на ту же ось, что и зубчатка W, но свободно насажена другая зубчатка //, жестко соединенная с циферблатом 4 и сцепляющаяся или непосредственно или через четное число очных зубчатых колес с зубчаткой 5, имеющейся на оси стрелки циферблата 2. Как можно усмотреть из формулы (5), числа зубцов в зубчатках 5 и /7 должны находиться в отношении 1 : (0,), т.-е. зубчатка // должна быть одинаковой с зубчаткой 6, а числа зубцов в зубчатках 9 тл. W должны находиться в отношении:
,а:(о,в.
I г
Таким образом, соотношение чисел зубцов в зубчатках 3, б и 7/, входящих в первую систему, должно быть 1 : (0,6 -|- ): (0,6 -р- Р); в зубчатках / и Р это соотношение, как выявлено выще, должно быть 0,6-f-i3) : i, а в зубчатках 9 и ,6 : (0,. Отсюда возмолсно установить, что соотношения числа зубцов трех зубчаток 7, Р и 10, входящих во вторую систему, должно быть таково:
/Г1 с pl . о . / о 1
(a,b-ri3). } . i I-. -f- --g- ибо ИЗ пропорции
0,6 : (0,6 -f. Р) 3; я;
следует, что
32
-ьж
или
0,6
1-40,6
При описанном устройстве передач и шкал циферблатов 7 и 2 перемещения стрелки относительно циферблата 4 будут представлять собою в угловом измерении изменения суммы (СО2 +СО), отвечающие той же градуировке делений, которая принята для шкал циферблатов / и 2. Следовательно, нанеся на циферблате предварительно такую же шкалу, какая имеется на циферблатах 7 и 2, можно отсчитывать по ней сумму (СО, -f СО).
Но из формулы (4) следует, что
° + C° W+100p)(«)
Поэтому, задаваясь различными значениями коэфициента избытка воздуха « и подставляя их последовательно в формулу (6), получают соответствующие значения (СОз-|-СО). Отметив эти значения на /помянутой предварительной шкале циферблата 4 и нанеся соответствующую градуировку, получают шкалу коэфициентов избытка воздуха.
Вместо зубчатых передач В в приборе могут быть применены ременные, шнуровые или фрикционные передачи, рассчитанные по вышеуказанным методам.
При производстве газового анализа посредством прибора „Орса или ему подобного, определив СО и CO2-j-C 2 устанавливают при помощи рукоятки стрелку циферблата 7 на полученное значение СОз, а стрелку циферблата 2-на полученное значение . после чего на циферблате 5 читают искомое значение СО, на циферблате 4-искомое значение а.
При производстве газового анализа посредством приборов, показывающих содержание в газах СОг и СО, пользуясь этими показаниями, устанавливают при помогци рукоятки стрелку циферблата 7 на данное значение СОз, затем рукоятку циферблата 2 поворачивают так, чтобы стрелка циферблата 5 указала данное значение СО, после чего на циферблате 4 читают искомое значение я. При надоб. ности можно также по показанию стрелки
